New Method of Spectral Analysis of Determination of Random Digital Signals Against the Background of Legal Radio Signals

DOI: 10.31673/2409-7292.2019.047081

Abstract

The methods of spectral analysis based on the use of any model for signal description are considered, some assumptions about the behavior of the signal outside the observation interval are made. The task of spectral analysis or evaluation in this case is to find the parameters of the model used, which is selected based on the available a priori information about the process under study. A new spectral analysis method is proposed that uses the partially classical Prony method, and this method has been improved by replacing damping sine waves with the use of non-damping sine waves. Replacing damping sine wave with the use of damped sine wave, allows you to very accurately isolate the signal and determine its characteristics against the background of very rich in interference with the air space, on the background of radio devices that work legally. For the first time, a fast conversion algorithm was applied to solve the normal equations for finding variables to sequentially determine the parameters of random short-term signals such as amplitude, frequency, and phase. It is suggested to determine not only static parameters, but also the rate of change of these parameters. The speed of change of parameters allows to determine more carefully the signal of the means of silent receiving of information. Modeling of processes of determination of random short-term pulses simulating digital signals of means of silent acquisition of information is carried out, on the basis of the proposed spectral analysis technique, the results of simulation are presented in the form of three-dimensional graphs. The main difference is the use of not only the analysis of the amplitude, frequency, phase and spectrum of the signal, but the main analysis of the spectral density of the signal. Analyzes of the simulation results fully confirm the advantages of the proposed method for the determination of random short-term pulses.

Keywords: spectral density, model, spectrum, approximation, digital signals.

References
1. Bucker H.P. Comparison of FFT and Proni Algorithms for Bearing Estimation of Narrow-Band Signal in Realistic Ocean Environment. J.Acoust.Soc.Am.,vol61, pp756-762,March 1977
2. Chuang C. W.,Moffat D.L. Natural Resonances of Radar Targets viaProni s Method and Target Discrimination.IEEE Trans. Aerosp.Electron. Syst.,vol.AES-12, pp583-589,1976
3. Hildebrand F.B.Introduction to Numerical Analysis. McGraw-Hill Book Company,New York,1956,ch 9.
4. Марпл С.Л.-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложения. Перевод с англ. О.И. Хабарова и канд. физ.-мат. наук Г.А. Сидоровой, М-Мир-1990. 584 с.
5. Мусієнко А. П., Лаптєв О. А., Собчук В. В., Борсук Б. М. Методика вибору оптимального вхідного сигналу радіомоніторингу для програмних засобів на базі перетворення Фур’є //Системи управління, навігації та зв’язку. 4(56),2019. С.135-141
6. Лаптєв О.А. Порівняний аналіз методів розпізнавання сигналів радіозакладних пристроїв на основі частотних перетворень//Телекомунікаційні та інформаційні технології, (3),2019. С.35-45.
7. Лаптєв О.А., Половінкін І.М, Клюковський Д.В., Барабаш А.О., Модель пошуку засобів негласного отримання інформації на основі диференціальних перетворень // Sciences of Europe. Praha, Czech Republic (ISSN 3162-2364). 2019. Vol. 1. No 43.
8. Кутузов В.М. Загоризонтные РЛС декаметрового диапазона: области применения и принципы построениям / В.М. Кутузов // Судостроение за рубежом. - 1989-№ 11. - С. 21-31.
9. Никитин А.В. Цифровой параметрический спектральный анализ широкополосных сигналов по методу Прони. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://fizmathim.com/tsifrovoy-parametricheskiy-spektralnyy-analiz-shirokopolosnyh-signalov-po-metodu-proni (22.09.2019)
10. Laptev A.A. Barabash O.V., Savchenko V.V., Savchenko V.A., Sobchuk V.V. The method of searching for digital means of illegal reception of information in information systems in the working range of Wi-Fi // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Indiа. Vol. 6, Issue 7 2019, ISSN: 2350-0328, Р. 10101-10105
11. Бортник Г. Г. Васильківський М. В. Стальченко О. В. Цифровий метод спектрального оцінювання випадкових сигналів//Журнал Вісник Вінницького політехнічного інституту. № 2.2014.
12. Барсуков О.М., Кав’юк В.В., Потапенко В.В. Виділення аудіосигналу на фоні шуму з використанням методу сингулярного спектрального аналізу// Системи озброєння і військова техніка. № 1(53). 2018. С. 61-66.